بخشی از مقاله
چکیده
پلیدیاستیلنهای مزدوج توجهات زیادی را به عنوان مواد هوشمند به دلیل خواص منحصر به فردشان در تغییر رنگ آبی به قرمز در پاسخ به تنشهای القا شده جلب کردهاند. این امر سبب شده است که این ماده هوشمند به عنوان حسگر جهت تشخیص آنالیتهای گوناگونی به کار گرفته شود. تنوعی از حسگرهای پلیدی-استیلن - PDA - ایجاد شده است. یکی از شکلهایی جدیدی از این حسگرها، حسگرهای لیفی الکتروریسی جاسازی شده با پلیدیاستیلن میباشد. در مطالعه حاضر از پلیوینیلیدینفلوراید - PVDF - به عنوان پلیمر بستر استفاده شده و حسگر رنگی بر پایه محصور سازی ابرمولکولهای پلیدیاستیلن در نانوالیاف پلی-وینیلیدنفلوراید از طریق روش الکتروریسی ایجاد شده است. مورفولوژی و رفتار حرارتی نانوالیاف الکتروریسی PVDF/PDA به ترتیب با استفاده از SEM، DSC بررسی شدهاند. تصاویر SEM نشان داده است که اضافه کردن PDA منجر به افزایش قطر نانوالیاف به دلیل افزایش ویسکوزیته محلول پلیمری شده است. نتایج نشان داده است که تغییر رنگ لایه نانولیفی PVDF/PDA از آبی به ارغوانی در محدوده نقطه ذوب PDA 60C - ؛ - 70 اتفاق افتاده است.
کلید واژه- حسگر، نانوالیاف هوشمند، پلیوینیلیدین فلوراید، پلیدیاستیلن، الکتروریسی
-1 مقدمه
تولید ساختارهای ابرمولکولی از طریق خودآرایی مولکولهای کوچک به عنوان تلاش علمی مهمی مورد توجه قرار گرفته است. مونومرهای خودآرا شده به شکل مولکولی، جهت ساختارهای ابرمولکولی به کار گرفته میشوند که خواص ارزشمندی از قبیل پایداری بالا و عملکردهای رنگزایی از خود به نمایش میگذارند. در این راستا، ابرمولکولهای پلیدیاستیلن آماده شده از طریق تابش فرابنفش یا گاما به مونومرهای دیاستیلن خودآرا شده به طور مولکولی، بسیار جذاب هستند. اسکلت پلیمر پلی-دیاستیلن از ساختارهای آلکن- آلکین متناوب تشکیل شده است. پلیدیاستیلنها به طور گسترده به عنوان حسگرهای شیمیایی و مواد نوری شناخته شدهاند که دلیل آن، خاصیت تغییر رنگ آبی به قرمز القا شده با تنش و خواص نوری غیر خطی جذاب این مواد میباشد.[2 ,1]
جاسازی ابرمولکولهای پلیدیاستیلن در ماتریسها و مولکولهای میزبان به طور سودمندانه-ای در تولید نانو و میکرو ساختارها و لایههایی با خواص مکانیکی، الکترونیکی و نوری منحصر به فرد استفاده شده است. یکی از این روشها، به کارگیری فرایند الکتروریسی جهت تولید نانوالیاف پلیمری جاسازی شده با ابرمولکولهای پلیدیاستیلن میباشد. [3] در این راهکار ساده و جالب توجه، روش منحصر به فرد بالا به پایین - الکتروریسی برای تولید میکرو یا نانوالیاف با مساحت سطحی بالا - و پایین به بالا - تولید ساختار ابرمولکولی از طریق فرایند خودآرایی در الیاف - ترکیب شدهاست که تولید سریع الیاف فوقالعاده ظریف جاسازیشده با مونومر دیاستیلن را فراهم میکند. این روش ساده در تولید الیاف پلیمری محصورکننده پلیدیاستیلن منجر به کشف راهی جدید و جالب توجه در مواد بر پایه پلیدیاستیلن گردیده است. در این پژوهش، از پلیوینیلیدینفلوراید به عنوان پلیمر بستر استفاده شده و بررسی مورفولوژی و ارزیابیهای حرارتی این حسگر هوشمند نوری صورت گرفته است.
-2 تجربیات
1؛-2 مواد مصرفی
PVDF با وزن مولکولی 275000g/mol از سیگما آلدریچ خریداری شد. 10, 12-Pentacosadiynoic acid - PCDA, Sigma- Aldrich - نیز به عنوان مونومر جهت تولید PDA به کار گرفته شد. حلالهای مورد استفاده در این مطالعه،دیمتیلفرمآمید - DMF, Merck Chem - و استون - Merck Chem - بودند.
2؛-2 الکتروریسی نانوالیاف PVDF حاوی PDA
در این مطالعه مونومر هوشمند - PCDA - و پلیمر بستر پلیوینیلیدینفلوراید - PVDF - جهت تهیه محلول پلیمری استفاده شد. محلول پلیمری حاوی PVDF و PCDA - غلظت PVDF برابر با 23 w/v% و نسبت جرمی PVDF به PCDA برابر با 5 به - 1 با نسبت 6/4 از حلالهای DMF و استون - DMF/acetone - آماده شد. محلول به دست آمده جهت الکتروریسی تحت ولتاژ اعمالی: 22 کیلوولت، نرخ تغذیه: 0/5 میلیلیتر بر ساعت و فاصله: 25 سانتیمتر به کار گرفته شد. لایه الکتروریسی به مدت 2 دقیقه تحت تابش نور فرابنفش با طول موج 254 نانومتر قرار گرفت و لایههای تولیدی تحت حرارتی از 25 تا 110 درجه سانتیگراد به مدت 1 دقیقه قرار گرفتند.
روش بهکارگرفته برای تولید نانوالیاف PVDF/PDA بهصورت نمایشی در شکل 1 نشان داده شدهاست. این روش بهطور اولیه با مونومرهای دیاستیلن در حضور پلیمر بستر که بهطور تصادفی در حلال آلی، قبل از الکتروریسی توزیع شدهاند؛ شروع میشود. در طول فرایند تشکیل الیاف و در زمانی که حلال تبخیر میگردد؛ خودآرایی مونومرهای دیاستیلن در اثر نیروهای جاذبه بین مونومرهای دیاستیلن اتفاق میافتد. تابش فرابنفش الیاف حاوی مونومرهای دیاستیلن خودآراشده، تشکیل ابرمولکولهای پلیدیاستیلن جاسازیشده در بستر الیاف پلیمری را نتیجه میدهد.
3؛-2 مشخصهیابی
میکروسکوپ الکترونی روبشی - - model of XL30, PHILIPS - - SEM جهت مطالعه خواص مورفولوژی لایههای الکتروریسی مورد استفاده قرار گرفت. رفتار حرارتی نانوالیاف PVDF/PDA با استفاده از گرماسنجی روبشی تفاضلی - DSC - - model of DSC 2010, TA Instruments - در 20 تا 200 oC با نرخ گرمایشی20oC/min مورد مطالعه قرار گرفت.
